第10章 六氟化硫氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)

1、SF6氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)目錄第一節(jié) SF6氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)概述2一、發(fā)展歷程2二、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用情況3第二節(jié) SF6氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)基本原理7一、SF6氣體特性7二、泄漏檢測(cè)機(jī)理8三、泄漏檢測(cè)儀組成及基本原理15第三節(jié) 泄漏檢測(cè)及診斷方法25一、檢測(cè)方法25二、判斷標(biāo)準(zhǔn)28第四節(jié) 典型SF6氣體泄漏案例分析30第一節(jié) SF6氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)概述一、發(fā)展歷程 SF6氣體泄漏作為GIS運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷之一1，SF6的泄漏不僅會(huì)影響設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，還將對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生較強(qiáng)的溫室效應(yīng)；此外，假如氣體中含有電弧分解物，泄漏氣體還將危害人身安全2。因此，SF6氣體泄漏檢測(cè)工作異常重要。SF6氣體泄漏檢測(cè)技

2、術(shù)從上世紀(jì)五十年代開(kāi)始應(yīng)用，早期新安裝和大修后的設(shè)備檢漏主要依靠真空監(jiān)視和壓力檢查，運(yùn)行設(shè)備通過(guò)壓力表進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)，受檢測(cè)技術(shù)的限制，泄漏點(diǎn)的判斷主要采用皂水查漏3, 4。20世紀(jì)70年代，科研人員根據(jù)SF6氣體的負(fù)電性開(kāi)發(fā)了鹵素儀，如美國(guó)TIF公司、德國(guó)DILO公司、美國(guó)CPS公司、英國(guó)ION公司都有相應(yīng)技術(shù)產(chǎn)品。20世紀(jì)末期，SF6氣體泄漏的定量檢測(cè)成為趨勢(shì)并頒布了IEC60480和GB/T 8905-1996SF6電氣設(shè)備中氣體管理和檢測(cè)導(dǎo)則。20世紀(jì)80年代開(kāi)始，各大設(shè)備廠家、科研單位投入到檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)當(dāng)中，其中代表性檢測(cè)技術(shù)為：20世紀(jì)80年代年美國(guó)USON公司開(kāi)發(fā)電子捕獲型檢測(cè)技

3、術(shù)；20世紀(jì)90年代初期日本三菱公司研發(fā)紫外電離型檢測(cè)技術(shù)；上世紀(jì)90年代末期英國(guó)ION公司研發(fā)負(fù)離子捕捉檢測(cè)技術(shù)。以上述檢測(cè)技術(shù)利用的都是SF6氣體的負(fù)電性，21世紀(jì)初，隨著人們對(duì)SF6氣體的化學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的不斷深入了解，新型檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，如紅外光譜吸收技術(shù)、光聲光譜技術(shù)和成像法。紅外吸收技術(shù)和光聲光譜技術(shù)利用SF6氣體分子吸收紅外線的特性， 2004年德國(guó)GAS公司推出基于紅外吸收技術(shù)的IR LEAKMETER檢漏儀，后續(xù)西班牙Telstar、美國(guó)BACHARACH、德國(guó)WIKA等公司也開(kāi)發(fā)了相應(yīng)產(chǎn)品；光聲光譜技術(shù)作為一種純物理的、非破壞性的檢測(cè)技術(shù)，2006年被丹麥INNOVA

4、公司首先應(yīng)用于SF6氣體檢漏。成像技術(shù)包括激光成像和紅外成像，通過(guò)影像的形式直觀的判斷泄漏點(diǎn)，近年來(lái)，成像技術(shù)已逐漸成為檢漏技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，其中以美國(guó)FLIR公司、美國(guó)GIT公司的紅外成像檢漏技術(shù)和紅相電力設(shè)備集團(tuán)有限公司的激光成像檢漏技術(shù)為主。早期對(duì)于SF6氣體的檢漏主要采用皂水查漏、包扎法、手持檢漏儀等檢測(cè)方法,但早期的方法應(yīng)用時(shí)設(shè)備都需要停電進(jìn)行，不屬于帶電檢測(cè)的范疇。從上世紀(jì)九十年代末期至今，帶電檢漏儀器逐漸發(fā)展有以下幾種：紫外線電離型、高頻振蕩無(wú)極電離型、電子捕獲型、負(fù)電暈放電型等。但在實(shí)際使用中仍有不足，如泄漏部位定位性能差、檢測(cè)誤差隨環(huán)境變化大、很難做到精確定位和定量檢測(cè)等。近幾

5、年，利用SF6氣體紅外特性發(fā)展的激光成像檢漏法及紅外成像檢漏法，在檢測(cè)SF6氣體泄漏方面實(shí)現(xiàn)了重大突破，在相對(duì)較遠(yuǎn)距離就能發(fā)現(xiàn)泄漏的具體部位，精度高，檢測(cè)結(jié)果非常直觀，極大提高了檢測(cè)效率同時(shí)也保證的人員的安全。二、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 采用不同工作原理的各種泄漏檢測(cè)技術(shù)都有自身的優(yōu)勢(shì)和不足，因此，掌握其優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，以便在不同的實(shí)際條件下合理使用各種檢測(cè)技術(shù)是非常必要的。2.1 負(fù)電暈檢測(cè)技術(shù)負(fù)電暈檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是，測(cè)試干擾因素較多、抗干擾能力差、電極易老化、傳感器壽命短、單電極結(jié)構(gòu)靈敏度不高、精度低等缺點(diǎn)。目前，該技術(shù)由于精度低的缺點(diǎn)不適用于定量檢測(cè)，多用于定性檢漏儀，也

6、有應(yīng)用于室內(nèi)SF6監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，該種技術(shù)原理的儀器在使用過(guò)程中需對(duì)檢測(cè)器要定期清洗5。2.2 電子捕獲檢測(cè)技術(shù)電子捕獲檢測(cè)技術(shù)性能非常穩(wěn)定、測(cè)量分辨率高、精度高、響應(yīng)和恢復(fù)速度都很快，但是，這種技術(shù)使用放射源和高壓載氣瓶，測(cè)試安全與快捷的要求均無(wú)法滿足，且操作復(fù)雜。這種類型的技術(shù)儀器多用于電力設(shè)備出廠試驗(yàn)，但是安全和便攜因素制約著測(cè)試儀器的運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用5。電子捕獲檢測(cè)器(ECD)是一種對(duì)痕量電負(fù)性(親電子)有機(jī)化合物的分析很有效的檢測(cè)器，典型的產(chǎn)品是美國(guó)USON公司Q200。它只對(duì)電負(fù)性物質(zhì)有信號(hào)，樣品電負(fù)性越強(qiáng)，給出的信號(hào)越大，但對(duì)不具電負(fù)性的物質(zhì)則沒(méi)有信號(hào)輸出。電子捕獲檢測(cè)器對(duì)鹵化物，

7、含磷、硫、氧的化合物，硝基化合物，多環(huán)芳烴，共軛羰基化合物，金屬有機(jī)物，金屬化合物，甾族化合物等電負(fù)性物質(zhì)，都有很高的靈敏度，其檢出限可達(dá)10ugmL。 2.3 紫外電離檢測(cè)技術(shù) 紫外電離檢測(cè)技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快速等，但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)還存在不足，如泄漏部位定位性能差，檢測(cè)誤差隨環(huán)境變化大，很難做到精確定位和定量檢測(cè)，特別是對(duì)于室外布置的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中尤其暴露了其技術(shù)短板，檢測(cè)的精確性還有待進(jìn)一步深入研究6。 2.4 負(fù)離子捕獲檢測(cè)技術(shù) 負(fù)離子捕獲檢測(cè)技術(shù)與電子捕獲技術(shù)原理類似，但是離子化方式不同，它摒棄了放射源和高壓載氣瓶，操作菜單非常簡(jiǎn)單，是目前電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢漏工作中最常用的測(cè)試儀器之一

8、。同時(shí)，電極貴、成本高、反應(yīng)慢也是高壓真空負(fù)離子捕獲檢測(cè)技術(shù)不容忽視的缺點(diǎn)5. 6。 2.5 紅外吸收技術(shù)紅外吸收技術(shù)是基于SF6氣體對(duì)紅外光譜的特征吸收原理，所以采用該技術(shù)的檢測(cè)儀器體積小、質(zhì)量輕、無(wú)放射源危險(xiǎn)、無(wú)需耗材、性能穩(wěn)定，目前，室內(nèi)SF6泄露監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置普遍地采用了該技術(shù)，但是它的檢測(cè)靈敏度不高，最小檢出限高達(dá)10L/L，響應(yīng)速度慢，制約了它在電力系統(tǒng)中定量檢漏中的廣泛應(yīng)用7. 8。紅外線原理檢測(cè)儀的主要技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是它的靈敏性、響應(yīng)時(shí)間及穩(wěn)定性抵抗?jié)穸群投拘詺怏w,典型產(chǎn)品法國(guó) IAC510 GT-01和武漢國(guó)電西高的GDWG-VSF6紅外線雙波SF6檢測(cè)儀?；陔p波無(wú)彌散紅外線的

9、技術(shù)原理，因?yàn)榧t外線的變化對(duì)于不同的氣體有著不同波長(zhǎng)及變化。反以能夠用于測(cè)量單個(gè)的氣體，對(duì)于其它的氣體沒(méi)有任何反應(yīng)。而且能夠真實(shí)的測(cè)量出SF6氣體的真正含量。 2.6 光聲光譜技術(shù)光聲光譜技術(shù)測(cè)量靈敏度極高、檢出限低，且不存在傳感器老化的問(wèn)題、無(wú)需耗材、性價(jià)比高，是一種新興的泄漏檢測(cè)技術(shù)。目前，在設(shè)備檢漏中的應(yīng)用不多見(jiàn)，主要是因?yàn)槠漤憫?yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且儀器的測(cè)試性能和穩(wěn)定性還需要時(shí)間的檢驗(yàn)5. 6。從目前的應(yīng)用情況來(lái)看，采用激光光聲檢測(cè)原理的典型的產(chǎn)品有DEVELOT生產(chǎn) 的LLD-100型SF6定量檢漏儀，紅外激光源和特殊光聲傳感器技術(shù)保證了SF6的高靈敏度探測(cè)因此降低誤報(bào)警的次數(shù)，儀器使用紅外

10、激光源以及這個(gè)波長(zhǎng)的光學(xué)帶通波濾器，這使得這個(gè)設(shè)備專門適用于SF6，避免了其它物質(zhì)在泄露探測(cè)中可能的干涉。 2.7 成像檢漏技術(shù) 成像檢漏技術(shù)通過(guò)成像方式方便的觀測(cè)氣體泄漏狀況，在顯示屏上以可見(jiàn)的動(dòng)態(tài)煙云形式顯現(xiàn)出來(lái)，從而可以直觀、準(zhǔn)確、快速的發(fā)現(xiàn)并定位泄漏點(diǎn)。與常用方法相比較，可以安全的在遠(yuǎn)距離對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，保障了運(yùn)行、檢修人員的不受觸電和氣體中毒危險(xiǎn)，減少了停電時(shí)間，可提高使設(shè)備的供電可靠性，SF6氣體泄漏激光成像技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)漏點(diǎn)查找的效率。SF6氣體絕緣設(shè)備的應(yīng)用大約60年，這期間人們對(duì)檢漏工作的不斷細(xì)化和提升，對(duì)SF6氣體性質(zhì)的持續(xù)深入研究，極大地推動(dòng)了泄漏檢測(cè)技術(shù)的

11、發(fā)展，推廣了泄漏檢測(cè)儀器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。但是，各種泄漏檢測(cè)技術(shù)在使用過(guò)程中也暴露出了各自缺陷。隨著泄漏檢測(cè)工作重要性的日益凸顯，檢測(cè)技術(shù)發(fā)展理念的持續(xù)創(chuàng)新，技術(shù)研發(fā)力量的不斷加強(qiáng)，未來(lái)的泄漏檢測(cè)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)壽命長(zhǎng)、測(cè)試安全、性能穩(wěn)定、高靈敏度、高精度等特點(diǎn)，測(cè)試儀器將朝著體積小型化、操作簡(jiǎn)單化、數(shù)據(jù)處理智能化、測(cè)試人性化的方向發(fā)展。第二節(jié) SF6氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)基本原理一、SF6氣體特性（1）負(fù)電性 SF6是負(fù)電性氣體，具有吸收自由電子形成負(fù)離子的特性，檢漏的各種方法多是利用這一特性進(jìn)行檢測(cè)的。負(fù)電性是指分子(原子)吸收自由電子形成負(fù)離子的特性。而當(dāng)分子或原子與電子結(jié)合時(shí)會(huì)釋放出能量稱為電子親和能，

12、元素或物質(zhì)的負(fù)電性可由電子親和能來(lái)評(píng)價(jià)。六氟化硫氣體的這一性質(zhì)主要是由氟元素確定的。氟元素在周期表上是第七族鹵族元素，它的最外層有七個(gè)電子，很容易吸收一個(gè)電子形成穩(wěn)定的電子層(八個(gè)電子)。鹵族元素均具有負(fù)電性，氟具首位。 若干元素的電子親和能值見(jiàn)表1。當(dāng)氟與硫結(jié)合后，仍將保留此特性。六氟化硫的電子親和能是3.4 eV。表1 若干元素的電子親和能值元素FClBrIOSNSF6電子親和能/eV4.103.783.433.203.802.060.043.4周期族（2）紅外吸收特性 不同氣體分子由于具有不同的分子結(jié)構(gòu)，其反映的分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)和分子之間相互作用也各有不同。分子的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)包括振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，且分

13、子的振動(dòng)能量大于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量，分子發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)，伴隨有分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，所以分子的光譜是振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。 根據(jù)能級(jí)躍遷理論，氣體分子對(duì)入射光具有很強(qiáng)的選擇性吸收。當(dāng)分子受到含有豐富頻率的紅外光照射時(shí)，分子會(huì)吸收某些頻率的光，并轉(zhuǎn)換成分子的振動(dòng)能量和轉(zhuǎn)動(dòng)能量。多原子分子由于更多的機(jī)械自由度，將使它們比簡(jiǎn)單的分子更有效地吸收和發(fā)射能量。使分子的能級(jí)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，并使對(duì)應(yīng)于吸收區(qū)域的紅外照射光的光強(qiáng)減弱。 每一種物質(zhì)都有自己的特征吸收譜，在氣體吸收譜與光源發(fā)射譜重疊的部分會(huì)產(chǎn)生吸收，吸收后光強(qiáng)將會(huì)減弱，在一定條件下，其特征吸收峰值的強(qiáng)度與樣品物質(zhì)的濃度成正比關(guān)系。因此可以把紅外輻射通

14、過(guò)氣體的分子吸收光譜作為一種工具，達(dá)到測(cè)定樣品濃度的目的。SF6氣體在10.6m的紅外輻射具有很強(qiáng)的吸收作用，如下圖1所示。 圖1 SF6光譜透過(guò)率曲線圖二、泄漏檢測(cè)機(jī)理 通過(guò)不斷的深入研究，人們對(duì)SF6氣體的特性，尤其是化學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)性質(zhì)已經(jīng)形成了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。SF6氣體的泄漏檢測(cè)機(jī)理都是基于氣體存在的這些性質(zhì)，其中，負(fù)電暈檢測(cè)技術(shù)、電子捕獲檢測(cè)技術(shù)、負(fù)離子捕獲檢測(cè)技術(shù)、紫外電離檢測(cè)技術(shù)利用的是SF6氣體的負(fù)電性；而紅外吸收技術(shù)、光聲光譜技術(shù)、成像技術(shù)是采用了SF6氣體紅外光譜的特征吸收的性質(zhì)，下面分別針對(duì)各種檢測(cè)技術(shù)對(duì)其工作原理進(jìn)行詳細(xì)闡述。2.1負(fù)電暈檢測(cè)技術(shù) 電暈放電是指帶電體表面在氣

15、體或液體介質(zhì)中出現(xiàn)的局部的自持放電現(xiàn)象,常發(fā)生在不均勻電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度很高的區(qū)域內(nèi),如高壓導(dǎo)線的周圍,帶電體的尖端附近等。因?yàn)樵诩舛穗姌O附近,電荷密度很大,局部電場(chǎng)強(qiáng)度很強(qiáng),超過(guò)了氣體的電離場(chǎng)強(qiáng),使氣體發(fā)生電離和激勵(lì),出現(xiàn)電暈放電,發(fā)生電暈放電時(shí)在電極周圍可以看到發(fā)光的電暈層,并伴有咝咝聲。電暈放電的極性由曲率半徑小的電極的極性決定。如果曲率半經(jīng)小的電極帶正電,發(fā)生的電暈為正電暈，反之則稱為負(fù)電暈。負(fù)電暈放電檢測(cè)技術(shù)中，采用了具有高頻脈沖負(fù)電暈連續(xù)放電效應(yīng)的檢測(cè)器，當(dāng)檢測(cè)器中存在SF6氣體時(shí)，SF6氣體的負(fù)電性對(duì)負(fù)電暈放電有一定的抑制作用，致使電暈電流減小。這些隨負(fù)電性氣體濃度而變化的電暈電流通

16、過(guò)信號(hào)放大電路轉(zhuǎn)換成濃度指示值9。2.2電子捕獲檢測(cè)技術(shù) 電子捕獲檢測(cè)技術(shù)常采用放射性同位素Ni63作為檢測(cè)器的離子發(fā)射體，且配有載氣（Ar）。當(dāng)載氣通過(guò)放射源時(shí)，放射源產(chǎn)生射線的高能電子使載氣電離形成正離子與慢速電子，向極性相反的電極定向遷移形成基流。SF6氣體的負(fù)電性決定了它能捕獲載氣電離形成的慢速電子，從而形成負(fù)離子。待檢SF6氣體負(fù)離子與載氣正離子復(fù)合成為中性化合物，而使原有的基流減少，基流的減少量與被測(cè)氣體的濃度成一定數(shù)量的比例關(guān)系，將變化了的基流轉(zhuǎn)為濃度指示信號(hào)輸出，從而達(dá)到檢測(cè)氣體濃度的要求5。2.3負(fù)離子捕獲檢測(cè)技術(shù)該方法利用的是空氣、SF6氣體或各種鹵素氣體在高頻電磁場(chǎng)的作用

17、下電離程度的差異而形成的一種檢測(cè)技術(shù)。假設(shè)電離腔內(nèi)通過(guò)的是純的空氣，腔體吸收高頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)所給于的能量，致使諧振回路內(nèi)的功率因數(shù)顯著下降，同時(shí)引起高頻振蕩器的振蕩幅值大大下降。然而當(dāng)空氣中含有SF6或鹵素等負(fù)電性氣體時(shí)，負(fù)電性氣體具有很強(qiáng)的俘獲電子的能力，致使電離腔中的電離度減弱，振蕩器的振蕩幅值上升，上升的幅值與被測(cè)氣體的負(fù)電性氣體濃度成比例變化，從而通過(guò)信號(hào)放大器將信號(hào)轉(zhuǎn)為濃度輸出值10。2.4紫外電離檢測(cè)技術(shù)紫外電離檢測(cè)是利用紫外線將檢測(cè)氣體中的氧氣和SF6氣體離子化，根據(jù)它們的離子遷移速度和對(duì)電子吸收的能力的差異，迅速簡(jiǎn)便地測(cè)定出在檢測(cè)的氣體中所包含的微量SF6的濃度11。在光電面與加

18、速電極之間通過(guò)被測(cè)氣體，使被測(cè)氣體中的氧氣和SF6氣體吸附在這些光電子上。這些光電子在光電面和加速電極之間施加的電壓作用下，被電離為離子狀態(tài)，以各自的遷移速度向光電面移動(dòng)。由于氧氣和SF6氣體的負(fù)電性不相同，對(duì)光電子俘獲能力不相同，則形成不同的遷移速度。利用這種速度差別形成的離子流的相位差，將相位改變的離子流檢測(cè)出來(lái)，就可檢出SF6氣體的存在及濃度。下式表示與上述遷移速度有關(guān)的離子電流： （1）式中e離子的電荷，Vk離子遷移速度，d光電面和加速電極間的距離，n離子數(shù)，i離子電流由于d是固定的，離子電流i由離子電荷和離子遷移速度所決定，對(duì)SF6氣體來(lái)說(shuō)則主要由離子數(shù)來(lái)決定，離子數(shù)則指示氣體中的S

19、F6濃度。這樣檢測(cè)器就可以定量地檢測(cè)出SF6的濃度。2.5紅外吸收技術(shù)6當(dāng)紅外光通過(guò)待測(cè)氣體時(shí)，這些SF6氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)（975cm-1）的紅外光有吸收，其吸收關(guān)系服從朗伯-比爾（Lambert-Beer）吸收定律。由朗伯-比爾定律可知,光的吸收系數(shù)與物質(zhì)的濃度有關(guān)。通過(guò)吸收介質(zhì)的長(zhǎng)度與透射光強(qiáng)滿足以下關(guān)系：I(,I)=I0e-Cl （2）式中：I和I0分別是透射和入射光強(qiáng)；是一定波長(zhǎng)下的單位濃度、單位長(zhǎng)度介質(zhì)的吸收系數(shù)。l是待測(cè)氣體與光相互作用的長(zhǎng)度。C 是待測(cè)氣體的濃度。上式可轉(zhuǎn)化為： （3）由此可知,在波長(zhǎng)下,若氣體的吸收系數(shù)可以測(cè)量,則SF6氣體濃度C可以從光的輸入光強(qiáng)I和輸出光強(qiáng)

20、I0的變化量求出。2.6光聲光譜技術(shù)光聲光譜技術(shù)12, 13與紅外吸收技術(shù)的原理類似，都是利用氣體對(duì)紅外光的特征吸收。然而，二者在定量SF6氣體濃度時(shí)存在差異。在光聲光譜技術(shù)中，當(dāng)樣品吸收光能，并立即以釋放熱能的方式退激。釋放的熱能使樣品和周圍介質(zhì)按光的調(diào)制頻率產(chǎn)生周期性加熱，從而導(dǎo)致介質(zhì)產(chǎn)生周期性壓力波動(dòng)，這種壓力波動(dòng)可用高靈敏的微音拾音器和壓電陶瓷傳聲器檢測(cè)，并通過(guò)放大得到光聲信號(hào)。壓力波動(dòng)的大小與光的吸收作用強(qiáng)弱存在一定的定量關(guān)系，再利用朗伯-比爾（Lambert-Beer）吸收定律對(duì)氣體濃度進(jìn)行換算，相當(dāng)于間接檢測(cè)氣體對(duì)光的吸收作用，從而可以利用這個(gè)原理檢測(cè)出SF6氣體的泄漏及其濃度。

21、2.7 SF6氣體泄漏激光成像SF6氣體由于其具有極強(qiáng)的紅外吸收特性，當(dāng)激光遇到SF6氣體時(shí)，會(huì)被SF6氣體吸收，激光強(qiáng)度將明顯減弱。SF6激光成像檢漏儀主要就是利用SF6氣體該特性以及反向散射/吸收理論。其工作原理為:由激光發(fā)射器瞄準(zhǔn)被測(cè)設(shè)備區(qū)域發(fā)出入射激光，經(jīng)過(guò)背景反射會(huì)形成反向散射激光進(jìn)入激光攝影機(jī)成像系統(tǒng)；在沒(méi)有泄漏氣體的情況下,所產(chǎn)生的反向散射激光與反向散射陽(yáng)光產(chǎn)生的圖像相同。在有泄漏氣體的情況下,發(fā)出的入射激光遇到泄漏的SF6氣體，則其能量會(huì)被吸收一部分，返回到激光攝影機(jī)成像系統(tǒng)的激光強(qiáng)度由于經(jīng)過(guò)氣體煙霧的吸收將會(huì)減弱，從而導(dǎo)致無(wú)泄漏與有泄漏兩種情況下的反向散射激光產(chǎn)生差異，最終造

22、成各自的激光成像不同。SF6氣體濃度越濃,吸收就越大, 激光成像對(duì)比度也越大。在這種方式下,一般的非可視氣體將在視頻中可見(jiàn),其泄漏源和移動(dòng)方向都可以方便確定。氣體煙霧后面必須要有固定的背景，以便將激光反射到取景器進(jìn)行成像。也就是說(shuō)氣體必須在激光檢漏儀和一個(gè)背景平面之間通過(guò)，該平面將激光反射回檢漏儀以便顯示圖像。在沒(méi)有泄露氣體的情況下，所產(chǎn)生的背景畫圖像與使用普通攝像機(jī)時(shí)反射陽(yáng)光產(chǎn)生的圖像相同。然而在有泄漏氣體出現(xiàn)時(shí)，發(fā)出的入射激光遇到泄漏的SF6氣體，則其能量會(huì)被吸收一部分，返回到激光檢漏儀成像系統(tǒng)的激光強(qiáng)度由于經(jīng)過(guò)氣體煙霧的吸收將會(huì)減弱，區(qū)域的試品圖像將產(chǎn)生對(duì)比或變暗，氣體濃度越濃，吸收越大

23、，對(duì)比度也會(huì)越明顯。如下圖2所示。該技術(shù)使正常不可見(jiàn)的SF6氣體泄漏在標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示中可視化,檢測(cè)人員在監(jiān)視器上就可實(shí)時(shí)檢測(cè)SF6氣體由此可以發(fā)現(xiàn)有無(wú)SF6氣體泄漏。(a) 無(wú)漏氣（b）有漏氣圖2 檢漏原理圖2.8 SF6氣體泄漏紅外成像SF6氣體泄漏紅外成像檢測(cè)也是利用SF6氣體的紅外特性。紅外探測(cè)器專門針對(duì)極窄的光譜范圍進(jìn)行調(diào)整，因此選擇性極強(qiáng)，只能檢測(cè)到可在由一個(gè)窄帶濾波器界定的紅外區(qū)域吸收的氣體。泄漏氣體出現(xiàn)區(qū)域的視頻圖像將產(chǎn)生對(duì)比變化，從而產(chǎn)生煙霧狀陰影。氣體濃度越大，吸收強(qiáng)度就越大，煙霧狀陰影就越明顯，從而使不可見(jiàn)的SF6氣體泄漏變?yōu)榭梢?jiàn)，進(jìn)而確定其泄漏源及移動(dòng)方向，使檢測(cè)人員能夠快

24、速、準(zhǔn)確的找到泄漏點(diǎn)。與激光檢漏儀相比，無(wú)需反射背景，所以適用范圍更廣，同時(shí)因?yàn)闊o(wú)需激光發(fā)射器，所以重量也更輕。下面的成像原理圖可以使我們更清晰的理解SF6氣體檢漏儀的工作原理。如下圖所示，當(dāng)物體發(fā)出的紅外輻射通過(guò)空氣與SF6氣體組成的混合氣體時(shí)，由于SF6氣體對(duì)紅外輻射的吸收能力更強(qiáng)，上方通過(guò)六氟化硫氣體的紅外輻射與下方通過(guò)空氣的紅外輻射相比，明顯變?nèi)趿?。圖3 成像原理圖三、泄漏檢測(cè)儀組成及基本原理根據(jù)上述各種技術(shù)原理的檢漏儀，在儀器結(jié)構(gòu)組成上會(huì)有一些差異，但是圍繞檢漏儀性能上的指標(biāo)基本都包括：測(cè)量范圍、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間、工作環(huán)境及儀器重量等。3.1負(fù)電暈原理檢漏儀圖4是負(fù)電暈放電

25、檢漏儀的原理圖。儀器由檢測(cè)器3，高頻脈沖發(fā)生器10，信號(hào)放大器5，自動(dòng)跟蹤電路9，報(bào)警電路7以及采樣系統(tǒng)(包括采樣探頭1，凈化層2和抽氣泵4)組成。圖4 負(fù)電暈放電檢測(cè)器原理圖1探頭 2凈化層 3檢測(cè)器 4抽氣泵 5信號(hào)放大器 6指示儀表7報(bào)警電路 8電源 9自動(dòng)跟蹤電路 l0高壓脈沖發(fā)生器抽氣泵4使氣體經(jīng)過(guò)凈化層2，(清除水分及灰塵)進(jìn)入檢測(cè)器3中，檢測(cè)器在脈沖高壓作用下產(chǎn)生電暈連續(xù)放電效應(yīng)，當(dāng)氣體中帶有負(fù)電性氣體(如SF6、鹵素、氟鹵烴等)時(shí)，這些負(fù)電性氣體對(duì)檢測(cè)器中的電暈電場(chǎng)起到抑制作用。其氣體中的負(fù)電性越強(qiáng)，物質(zhì)濃度越高，則電暈效應(yīng)越受到抑制，電暈放電電流則會(huì)減少，這些隨負(fù)電性氣體濃度

26、而變化的電暈電流通過(guò)信號(hào)放大電路轉(zhuǎn)換成濃度指示值。同時(shí)，由已設(shè)定的報(bào)警電路7根據(jù)信號(hào)大小而發(fā)出濃度超限警告信號(hào)。3.2電子捕獲原理檢漏儀采用該技術(shù)的儀器由探頭和控制器組成。探頭包括有電子捕獲檢測(cè)器、檢測(cè)管、信號(hào)放大器和指示器、濃度報(bào)警器?？刂破靼ㄝd氣鋼瓶、氣體控制部件、信號(hào)控制系統(tǒng)及電源。當(dāng)載氣通過(guò)放射源時(shí)，射線的高能電子使載氣電離形成正離子與慢速電子，向極性相反的電極定向遷移形成基流。當(dāng)電負(fù)性氣體(如SF6)從探頭進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，捕獲了檢測(cè)器中的慢速電子生成負(fù)離子，其負(fù)離子在電場(chǎng)中的運(yùn)行速度比自由電子的低。待檢氣體負(fù)離子與載氣正離子復(fù)合成為中性化合物，被載氣帶出檢測(cè)室外，而使原有的基流減少。

27、該基流的減少量與被測(cè)氣體的濃度成一定數(shù)量的比例關(guān)系。這樣，通過(guò)信號(hào)放大器，將變化了的基流轉(zhuǎn)為濃度指示信號(hào)輸出，從而達(dá)到檢測(cè)氣體濃度的要求。該類檢測(cè)器對(duì)載氣(通常為氬、氮?dú)?的純度有特殊要求。3.3高頻電離原理檢漏儀圖5是高頻電離檢漏儀原理圖。儀器由探頭和泵體兩部分組成。探頭部分包括針閥2，氣體電離腔3，振蕩電路13，指示儀表6，報(bào)警信號(hào)器7。泵體部分包括抽氣泵 4，控制電源10，以及直流電源8組成。圖5 高頻電離檢測(cè)法原理圖1探嘴 2針閥 3電離腔 4抽氣泵 5信號(hào)放大器 6指示儀表 7報(bào)警信號(hào)器8直流電源 9交流電源 10控制電源 11泵體 12探頭 13振蕩電路儀器氣體電離腔3兩側(cè)的高頻電

28、場(chǎng)電極與高頻振蕩線圈組成高頻振蕩器的諧振回路和能量輸出回路。探頭的針閥2可以調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，使其與抽氣泵4的抽氣速率相配合，以便在氣體電離腔3內(nèi)保持一定的真空度，使被測(cè)氣體在較低能量的高頻電磁場(chǎng)作用下，具有足夠的電離度。由高頻線圈產(chǎn)生的高頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用于電離腔內(nèi)的稀薄氣體，使之產(chǎn)生高頻無(wú)極電離現(xiàn)象。當(dāng)電離腔內(nèi)通過(guò)的空氣不含SF6或鹵素氣體時(shí)，腔體吸收高頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)所給于的能量，致使諧振回路內(nèi)的功率因數(shù)值顯著下降，同時(shí)引起高頻振蕩器的振蕩幅值大大下降。然而當(dāng)空氣中含有SF6或鹵素等負(fù)電性氣體時(shí)，因?yàn)镾F6及鹵素氣體是俘獲電子的氣體，可大量地俘獲在電離腔內(nèi)的自由電子，這樣電離腔中的電離度減弱，振

29、蕩器的振蕩幅值上升，上升的幅值與被測(cè)氣體的負(fù)電性氣體濃度成比例變化，從而通過(guò)信號(hào)放大器5將信號(hào)轉(zhuǎn)為濃度指示。3.4紫外電離檢漏儀圖6是紫外電離檢漏儀的原理圖。儀器是由檢測(cè)器(包括紫外燈2、光電面5、加速電極4等)、氣路系統(tǒng)(包括探頭、氣體凈化管6、抽氣泵7等)以及電子線路組成。圖6 紫外電離檢測(cè)器原理圖1氣體凈化管 2紫外燈 3石英窗 4加速電極 5光電面 6氣體凈化管 7抽氣泵8波形處理 9指示儀表 10直流增幅 11相位檢波 12振蕩線路 13電源 14紫外電源 15加速電壓 16信號(hào)放大器 17檢測(cè)器紫外檢測(cè)器中的紫外燈2以2 kHz振蕩頻率脈動(dòng)，發(fā)射出184910-10m的紫外線。紫外

30、線通過(guò)網(wǎng)狀的加速電極4，直接照射在光電面5上，使光電面發(fā)放出自由光電子。在光電面與加速電極之間通過(guò)被測(cè)氣體，使被測(cè)氣體中的氧氣和SF6氣體吸附在這些光電子上。這些光電子在光電面和加速電極之間施加的電壓作用下，被電離為離子狀態(tài)，以各自的遷移速度向光電面移動(dòng)。由于氧氣和SF6氣體的負(fù)電性不相同，對(duì)光電子俘獲能力不相同，則形成不同的遷移速度。利用這種速度差別形成的離子流的相位差，將相位改變的離子流檢測(cè)出來(lái)，就可檢出SF6氣體的存在及濃度。3.5 紅外吸收檢漏儀紅外吸收檢漏儀的主要組成部分包括：光源系統(tǒng)、氣體采樣泵、測(cè)試氣室、反射鏡、濾光片、探測(cè)器、放大器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如下圖7所示。圖7 紅外光譜

31、吸收檢漏儀的結(jié)構(gòu)組成儀器的工作原理為通過(guò)氣體采集泵將采集到的氣體引入到雙反射鏡氣室內(nèi),經(jīng)過(guò)紅外光源所放射出的紅外線透過(guò)氣體,針對(duì)SF6氣體的特定紅外波段經(jīng)過(guò)SF6氣體時(shí)會(huì)被吸引一部分,通過(guò)紅外探測(cè)器探測(cè)出紅外波段的變化，并將該變化值通過(guò)放大器后，輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)而顯示出SF6氣體的含量。3.6 光聲光譜檢漏儀整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)包括光聲檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、DSP 控制器、液晶顯示面板及其他外圍電路組成。其中，光聲檢測(cè)模塊包括紅外光源、濾光片、光聲腔、微音器、微型氣泵及激光功率計(jì)和調(diào)頻電源等?？傮w結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。本檢測(cè)系統(tǒng)，既可當(dāng)作便攜式設(shè)備用于現(xiàn)場(chǎng)，也可作為在線式使用，實(shí)時(shí)對(duì)SF6電力

32、設(shè)備周圍環(huán)境中的SF6氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 并將數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程接口，實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器?；静僮魇牵洪_(kāi)啟微型氣泵抽氣，當(dāng)混有SF6的空氣進(jìn)入光聲腔后，開(kāi)啟調(diào)頻電源，發(fā)射經(jīng)過(guò)電源直接調(diào)制的紅外光，通過(guò)中心波長(zhǎng)為10.6 m 的濾光片進(jìn)行過(guò)濾，然后射入到光聲腔中激發(fā)氣體產(chǎn)生聲波。不同濃度的SF6氣體所激發(fā)的聲波強(qiáng)度是不同的， 且二者之間具有很好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后， 對(duì)微音器輸出的電信號(hào)進(jìn)行差分放大和鎖相放大， 將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)采集卡，進(jìn)而輸入DSP 控制器，并把對(duì)應(yīng)的濃度值換算后顯示到液晶顯示屏。此外，還可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的報(bào)警限值，當(dāng)SF6濃度超過(guò)一定值時(shí)，發(fā)出電聲聯(lián)合報(bào)警，同時(shí)該系統(tǒng)還預(yù)留出控

33、制接口，用于后續(xù)處理裝置（如通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)等）的控制。圖8 光聲光譜檢漏儀組成結(jié)構(gòu)3.7 SF6氣體泄漏激光成像檢漏儀激光檢漏儀的主要部件包括：激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)、放大成像及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、視頻顯示記錄系統(tǒng)、蓄電池、三腳架等。具體如下圖9所示。圖9 激光檢漏儀結(jié)構(gòu)圖其中激光器是由IV級(jí)連續(xù)波CO2激光器組成，其輸出光是不可見(jiàn)的紅外激光線。光束通過(guò)一對(duì)高頻運(yùn)轉(zhuǎn)的鏡片掃描，然后以IV級(jí)不可見(jiàn)激光射出窗口。激光束掃描速度非?？?。因此，整個(gè)激光檢漏儀攝像區(qū)域的激光等級(jí)基本均衡。當(dāng)激光檢漏儀檢測(cè)到SF6氣體的泄漏圖像時(shí)，通過(guò)放大成像及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，不可見(jiàn)的SF6氣體泄漏就可通過(guò)顯示及記錄系統(tǒng)呈現(xiàn)出來(lái)

34、，并將它記錄下來(lái)，方便進(jìn)一步的處理分析。3.8 SF6氣體泄漏紅外成像檢漏儀SF6氣體泄漏紅外成像檢漏儀主要由以下幾部分組成：光學(xué)系統(tǒng): 接收目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射并將其聚焦到紅外探測(cè)器上；紅外探測(cè)器：是SF6氣體泄漏紅外成像檢漏儀的核心部分。它感應(yīng)透過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理器。由于紅外輻射是波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光與微波之間的電磁波，人眼察覺(jué)不到。要察覺(jué)這種輻射的存在并測(cè)量其強(qiáng)弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺(jué)和測(cè)量的其他物理量。信號(hào)處理器：根據(jù)紅外探測(cè)器傳來(lái)信號(hào)的強(qiáng)弱，按照顏色或灰度等級(jí)，將其轉(zhuǎn)化成紅外熱圖像；顯示器： 顯示紅外熱圖像。信號(hào)處理器顯示器紅外探測(cè)器光學(xué)系統(tǒng)圖10結(jié)

35、構(gòu)圖與普通熱像儀相比，SF6氣體泄漏紅外成像檢漏儀專為SF6氣體檢測(cè)設(shè)計(jì)，其探測(cè)器工作波段更窄，通常在1011m之間，這樣在檢測(cè)的時(shí)候更具有針對(duì)性，以FLIR的GF306為例，如下圖所示。同時(shí)探測(cè)器多為制冷型探測(cè)器，熱靈敏度更高，能夠呈現(xiàn)更小的溫差，這樣更有利于SF6氣體的發(fā)現(xiàn)及成像。第一代的SF6氣體泄漏紅外成像檢漏儀，通常只能成像，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的SF6氣體泄漏紅外成像檢漏儀不僅能夠?qū)F6氣體的泄漏進(jìn)行檢測(cè)，還由于其集成了測(cè)溫功能，這樣我們?cè)谶M(jìn)行氣體泄漏檢測(cè)的同時(shí)，還可對(duì)電力設(shè)備的熱故障進(jìn)行定性定量分析。圖11 紅外熱像儀檢測(cè)波段針對(duì)以上8種技術(shù)分別各選取有代表性的常用儀器，并將其

36、主要的技術(shù)參數(shù)列于表4。表4 8種代表性檢漏儀的技術(shù)參數(shù)儀器型號(hào)技術(shù)類型測(cè)量范圍（ppmv）靈敏度（ppmv）響應(yīng)時(shí)間（s）恢復(fù)時(shí)間（s）工作溫度（）儀器重量（kg）TIF-1A負(fù)電暈/3瞬間1-10-520.56Q200電子捕捉0-18000.0112/13LDD2008負(fù)離子捕獲0-10000.10.50.50-5011.5LM2000-III紫外電離0.5-1000.5430-407.6HNP5000紅外吸收0.10.50.5-10-60/HNP5600光聲光譜0-15000.115/-40-803.5TG60激光成像0.040.0015毫升/秒/-30-605.6GasFind IR-

37、LW紅外成像0.03C0.001毫升/秒/-15-402.1從表4中可以看出，每種儀器都有其各自的特點(diǎn)，如前所述，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該綜合考慮各方面的測(cè)試條件，以選用最合適的泄漏檢測(cè)儀器。第三節(jié) 泄漏檢測(cè)及診斷方法 一、檢測(cè)方法一般氣體泄漏檢測(cè)儀器應(yīng)用較為簡(jiǎn)單，此處不做闡述，僅對(duì)紅外檢漏及成像儀的檢測(cè)作介紹。 (1)紅外檢漏儀1.首先將手持探槍上的接線端子接入主機(jī)上的接線端口，同時(shí)確保連接正確無(wú)誤。2.打開(kāi)主機(jī)電源開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)初始化后進(jìn)入預(yù)熱倒計(jì)時(shí)狀態(tài)。預(yù)熱完成后，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待啟動(dòng)氣泵進(jìn)行測(cè)量。3.按下手持探槍上的開(kāi)關(guān)鍵，氣泵開(kāi)始工作（當(dāng)氣泵處于工作狀態(tài)時(shí)按下開(kāi)關(guān)鍵，氣泵將停止工作），此時(shí)

38、，主機(jī)和手持探槍顯示的數(shù)值為測(cè)量值。4.待測(cè)量值穩(wěn)定后，按下主機(jī)界面上的“存儲(chǔ)”按鈕進(jìn)行保存。5.按下開(kāi)關(guān)鍵，關(guān)閉氣泵，關(guān)閉主機(jī)電源開(kāi)關(guān)，結(jié)束測(cè)量。注意事項(xiàng)：1.儀器在運(yùn)輸過(guò)程或測(cè)試過(guò)程中防止碰撞擠壓及劇烈震動(dòng)。2.儀表進(jìn)行測(cè)量前需預(yù)熱，預(yù)熱完畢后方能啟動(dòng)氣泵進(jìn)入正常測(cè)量狀態(tài)，氣泵未啟動(dòng)時(shí)，顯示數(shù)據(jù)為0，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。3.在室外測(cè)量時(shí)，要在確保天氣無(wú)風(fēng)且干燥。4.在進(jìn)行單點(diǎn)校準(zhǔn)和高點(diǎn)校準(zhǔn)前，一定要先進(jìn)行低點(diǎn)校準(zhǔn)（即零點(diǎn)校準(zhǔn)）。在檢漏時(shí)要防止手持探槍的進(jìn)氣孔接觸到水分或溶劑等物質(zhì)，否則將引起測(cè)量結(jié)果不正確甚至損壞傳感器。5.儀表要進(jìn)行半年一次的定期校準(zhǔn)，以保證儀表的性能。（2）激光成像檢漏1.確

39、定檢測(cè)位置 觀察需檢測(cè)的設(shè)備，尋找易漏點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和初步估計(jì)的泄漏位置選擇合適的檢測(cè)點(diǎn)（泄漏點(diǎn)與成像儀之間無(wú)障礙物）固定三腳架和成像儀（成像儀的底部有一個(gè)三角架安裝孔。利用三角架安裝孔將成像儀固定在三角架上），或使用肩帶隨身攜帶（將肩帶卡到成像儀底座兩頭預(yù)留的卡座內(nèi)，將成像儀挎到肩部）。2.啟動(dòng)成像儀檢查電源連接線是否正常，旋下鏡頭蓋，插上顯示屏，按下總電源按鍵，風(fēng)扇啟動(dòng)，紅色指示激光啟動(dòng)。顯示屏進(jìn)入類似以下初始界面。通過(guò)操作鍵進(jìn)入視頻錄制界面。3.調(diào)整成像效果正確的聚焦對(duì)成像儀成像應(yīng)用至關(guān)重要。正確的聚焦可確保激光能量能被恰當(dāng)?shù)貙?dǎo)向探測(cè)器的像元上。沒(méi)有正確的聚焦，圖像就會(huì)模糊不清，測(cè)量數(shù)

40、據(jù)也將不準(zhǔn)確。要準(zhǔn)確地捕獲泄漏圖像就需要準(zhǔn)確的焦距。打開(kāi)激光電源，通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡頭上的焦距旋鈕，您會(huì)看到顯示屏上的圖像不斷發(fā)生實(shí)時(shí)變化。當(dāng)目標(biāo)到達(dá)焦點(diǎn)時(shí)，它就會(huì)顯得更清晰。每次移動(dòng)焦點(diǎn)都會(huì)發(fā)生變化，要確認(rèn)焦距是否合適，可反復(fù)調(diào)節(jié)焦距旋鈕，直到顯示屏上的圖象清晰為止。通過(guò)增減激光的強(qiáng)度，調(diào)整激光發(fā)射角度，達(dá)到最佳的成像效果。4.檢測(cè)與成像錄制紅色激光為指示激光，僅用于輔助瞄準(zhǔn)，通過(guò)紅色激光引導(dǎo)成像儀正確定位，并可以準(zhǔn)確的找到漏點(diǎn)。當(dāng)找到漏點(diǎn)，并調(diào)到最佳錄制效果后，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行錄制。 5.關(guān)閉成像儀檢測(cè)完成后，先關(guān)閉激光電源，然后再關(guān)閉總電源和顯示屏。安全注意事項(xiàng)：1、為了避免損傷眼睛，請(qǐng)勿將激光直

41、接對(duì)準(zhǔn)眼睛或間接反射的表面上。2、未按照規(guī)定的方式使用控制、調(diào)節(jié)、性能或程序可能會(huì)導(dǎo)致受到有害的激光照射。3、為了避免灼傷危險(xiǎn)，請(qǐng)勿將成像儀正對(duì)鏡面或拋光金屬使用。4、不要將設(shè)備直接對(duì)準(zhǔn)很高強(qiáng)度的光，例如太陽(yáng)、激光器、電焊機(jī)等。5、不要在超出設(shè)備許可的工作溫度或儲(chǔ)存溫度環(huán)境中使用或存放儀器。7、不要將設(shè)備暴露在灰塵或潮濕的環(huán)境中。在有水的環(huán)境中使用時(shí)，應(yīng)避免水濺到儀器上。8、 在不使用儀器時(shí)應(yīng)蓋上鏡頭蓋，以防止污染。9、 當(dāng)不使用設(shè)備時(shí)，請(qǐng)將儀器和所有配件放置在專用包裝箱內(nèi)。（3）紅外成像檢漏1.開(kāi)機(jī)將開(kāi)機(jī)鍵調(diào)止相應(yīng)檔位，一般儀器檔位標(biāo)志不同的溫度測(cè)量范圍，儀器開(kāi)機(jī)時(shí)間約為4-5分鐘；2.均勻

42、化校準(zhǔn)校準(zhǔn)時(shí)，儀器鏡頭蓋必須蓋好,均勻化校準(zhǔn)后可實(shí)現(xiàn)背景噪聲的抑制，提高靈敏度。3.打開(kāi)鏡頭蓋，調(diào)節(jié)圖像焦距，調(diào)節(jié)明亮度和對(duì)比度，達(dá)到紅外圖像畫面清晰的狀態(tài)。4.如果泄漏量很微小，就需要用高靈敏度模式檢漏5.改變圖像色板顏色調(diào)節(jié)紅外視頻顏色：白熱/黑熱/鐵紅，通過(guò)換不同的色板模式更有利于發(fā)現(xiàn)氣體泄漏。注意事項(xiàng)如下：1.使用時(shí)，注意不要刮傷鏡頭；不使用儀器時(shí)應(yīng)蓋上鏡頭蓋，保護(hù)好鏡頭；2.沒(méi)有使用的時(shí)候，盡量避免在強(qiáng)烈太陽(yáng)光下長(zhǎng)時(shí)間暴曬；3.儀器使用的時(shí)候，盡量避免在強(qiáng)烈太陽(yáng)光或者高溫?zé)嵩聪轮苯尤肷溏R頭，以免損壞探測(cè)器；4.電池充電完畢，應(yīng)該停止充電，如要延長(zhǎng)充電時(shí)間，最好不要超過(guò)30 分鐘，不能

43、對(duì)電池進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間充電；5.儀器使用完畢，要記住關(guān)閉電源，取出電池，蓋好鏡頭蓋，把儀器放在便攜箱保存；6.如果鏡頭臟了，可用鏡頭紙輕輕擦拭。不要用水等清洗，也不要用手或紙巾直接擦。7.儀器長(zhǎng)時(shí)間放置時(shí)，最好隔一段時(shí)間拿出來(lái)開(kāi)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，以保持儀器性能穩(wěn)定。二、判斷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于泄漏檢測(cè)的判斷，需要區(qū)別交接試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)。在交接試驗(yàn)中，GB/T 50150-2006電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)密封性試驗(yàn)有如下規(guī)定：SF6電氣設(shè)備定性檢漏時(shí)無(wú)泄漏點(diǎn)，有懷疑時(shí)再進(jìn)行定量檢漏，年泄漏率應(yīng)小于1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。而對(duì)于運(yùn)行設(shè)備而言，GB/T 8905-2012六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理與檢測(cè)導(dǎo)則以

44、及Q/GDW471-2010運(yùn)行電氣設(shè)備中六氟化硫氣體質(zhì)量監(jiān)督與管理規(guī)定對(duì)日常監(jiān)控、診斷檢測(cè)以及大修后設(shè)備的密封性能要求其SF6氣體年泄漏率小于0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。對(duì)于成像等定性檢漏技術(shù)，如檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)就應(yīng)及時(shí)安排停電進(jìn)行漏點(diǎn)的處理。第四節(jié) 典型SF6氣體泄漏案例分析案例1：激光成像檢漏案例1.案例經(jīng)過(guò)2014年2月8日，巡視中發(fā)現(xiàn)滄州供電分公司某220kV變電站備用220kV間隔II母線刀閘及220kV II母線氣室壓力偏低，當(dāng)日采用手持式SF6檢漏儀幾次檢測(cè)，始終未找到準(zhǔn)確的漏氣點(diǎn)，2月11日采用激光檢漏儀進(jìn)行檢漏，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)備用220kV間隔II母線刀閘C相氣室與II母線氣室連接的盆式

45、絕緣子螺栓部位漏氣。2月20日，對(duì)220kV備用間隔II母線刀閘C相氣室進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)該部位密封式盆式絕緣子存在長(zhǎng)120mm的貫穿性裂紋，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了更換，缺陷消除。2.檢測(cè)分析方法2014年2月11日上午，技術(shù)人員在220kV徐莊站使用HX-1型SF6泄漏激光成像儀進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)220kV間隔II母線刀閘C相氣室與II母線氣室連接的盆式絕緣子螺栓部位漏氣，氣體泄露伴隨著風(fēng)力斷斷續(xù)續(xù)的飄出，呈現(xiàn)煙狀飄散影像。試驗(yàn)人員選擇合適的位置、成像角度和背景進(jìn)行了拍攝，如圖1-1所示。紅色圈所示有煙狀物，視頻中為動(dòng)態(tài)顯示，更為明顯。 圖1-1 氣體泄露圖像圖1-2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片漏氣部位圖1-3 漏氣部位漏氣

46、點(diǎn) 圖1-4 漏氣點(diǎn)2014年2月20日，對(duì)220kV備用間隔II母線刀閘C相氣室進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)該部位密封式盆式絕緣子存在長(zhǎng)120mm的貫穿性裂紋，圖5所示，裂紋已穿越密封墊?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)該密封式盆式絕緣子進(jìn)行了更換。裂紋終點(diǎn)裂紋起點(diǎn)圖1-5 缺陷部位為準(zhǔn)確判斷盆式絕緣子開(kāi)裂的原因，將該缺陷盆式絕緣子返廠進(jìn)行X光照射、冰凍等試驗(yàn)。檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本次漏氣位置盆式絕緣子安裝孔為光孔（非螺紋孔），防雨帽拆解圖見(jiàn)圖1-6。由于廠家設(shè)計(jì)原因，該位置加裝有刀閘操作機(jī)構(gòu)安裝板，機(jī)構(gòu)安裝板與殼體法蘭配合不緊（安裝板與殼體法蘭表面粗糙度要求較低），法蘭及盆式絕緣子安裝孔內(nèi)易滲水，如圖1-7所示。法蘭下部螺栓同步配有防雨帽

47、，安裝孔內(nèi)進(jìn)水后無(wú)法排出，冬季孔內(nèi)積水結(jié)冰膨脹，造成絕緣子運(yùn)行過(guò)程中裂紋漏氣?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)相同結(jié)構(gòu)的其他間隔進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)螺栓處進(jìn)水（見(jiàn)圖1-8），隨即對(duì)該站GIS所有底部光孔螺栓防雨帽內(nèi)防水墊進(jìn)行去除。 防雨帽內(nèi)有防水膠圈 圖1-6 防雨帽拆解圖 機(jī)構(gòu)安裝板和法蘭之間有縫隙 圖1-7 盆式絕緣子安裝結(jié)構(gòu)圖 圖1-8 螺孔存水 2月23日完成微水測(cè)試、包扎檢漏以及耐壓試驗(yàn)，并恢復(fù)送電。消缺后國(guó)網(wǎng)河北省電力公司認(rèn)真總結(jié)缺陷發(fā)生原因，對(duì)河北南網(wǎng)在運(yùn)西開(kāi)公司252kV戶外GIS進(jìn)行排查，去除盆式絕緣子光孔下部防雨帽，并對(duì)該螺栓按工藝83.5NM力矩進(jìn)行緊固。沿機(jī)構(gòu)安裝板或殼體跨接連片與殼體結(jié)合面涂覆防水膠。對(duì)盆式絕緣子螺紋孔進(jìn)行抽查，每站不少于5條，若發(fā)現(xiàn)有進(jìn)水現(xiàn)象或痕跡，對(duì)所有螺栓進(jìn)行檢查處理，目前已經(jīng)完成整改。同時(shí)制定反事故措施，今后對(duì)于戶外安裝GIS，若盆式絕緣子采用防雨帽結(jié)構(gòu)，必須對(duì)機(jī)構(gòu)連板、接地跨接線等部位采取廠內(nèi)打膠等防水措施。3.經(jīng)驗(yàn)體會(huì)（1）設(shè)備SF6氣體泄漏往往存在突發(fā)性和間歇性，設(shè)備缺陷檢測(cè)過(guò)程中，宜多角度仔